K.フェルディナンド・ブラウン

フェルディナント・ブラウン
生まれる
カール・フェルディナント・ブラウン
（1850年6月6日）1850年6月6日
ヘッセン選帝侯国フルダ
死亡1918年4月20日（1918年4月20日）（67歳）
ブルックリン、ニューヨーク市、米国
母校
知られている
受賞歴ノーベル物理学賞（1909年）
科学者としてのキャリア
フィールド無線周波数工学
機関
論文ウーバー デン アインフルス フォン シュタイフィグカイト、シュヴィングンゲン フォン サイテンの幸福と振幅 (1872)
博士課程の指導教員ゲオルク・クインケ
博士課程の学生

カール・フェルディナント・ブラウン（ドイツ語: [ˈfɛʁdinant ˈbʁaʊ̯n]ⓘ ; 1850年6月6日 - 1918年4月20日)はドイツの応用物理学者無線の開発への貢献によりグリエルモ・マルコーニと共にノーベル物理学賞を受賞した。 [ 2 ]彼の2つの回路システムにより、長距離無線伝送と現代の電気通信が可能になった。 [ 3 ]彼が1905年に発明したフェーズドアレイレーダー、スマートアンテナ、MIMOの開発につながった。 [ 4 ] [ 5 ]ブラウンは1897年に最初のブラウン管をテレビの開発につながり、1874年には最初の半導体ダイオードを電子工学と電子工学の発展を共に開始した。 [ 6 ]

ブラウンは、通信・テレビ業界のパイオニア企業の一つであるテレフンケンの共同創業者であった。 [ 7 ]彼は「テレビの父」（ポール・ニプコウなどの発明家と共同で）と呼ばれ、「これまでに製造されたすべての半導体の曽祖父」[ 8 ]とも呼ばれ、マルコーニと共に無線電信の共同父[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]とも呼ばれ、現代のすべての無線システムの基礎を築いた[ 13 ] 。

バイオグラフィー

教育とキャリア

ブラウンが生まれたドイツのフルダにある家。

カール・フェルディナント・ブラウンは1850年6月6日、ヘッセン＝カッセルのフルダに生まれた。1868年、ブラウンはマールブルク大学で物理学、化学、数学を学び始めた。翌年、ベルリン大学に移り、ハインリヒ・マグヌスの助手となった。1870年にマグヌスが死去した後、ブラウンはゲオルク・クインケのもとで研鑽を積んだ。1872年、振動弦に関する論文で博士号を取得し、[ 14 ]、その後クインケに続いてヴュルツブルク大学で助手を務めた。[ 15 ]

1874年、ブラウンはライプツィヒのトーマス学校で教職に就いた。1876年、マールブルク大学理論物理学特任教授として復帰し、1880年にはシュトラスブルク大学からも同様の職に招聘された。1883年にはカールスルーエ工科大学の物理学教授に就任し、1885年にはテュービンゲン大学からも招聘された。1895年、シュトラスブルク物理学研究所の所長として復帰した。[ 16 ]

ラジオの仕事

1897年、ブラウンは無線通信の先駆者の一人となった。[ 17 ] [ 18 ]無線の発展に対する彼の主な貢献は、送信機の発電部分に閉同調回路を導入し、誘導結合によってそれを放射部分（アンテナ）から分離したこと、そして後に受信目的で水晶を使用したことである。1898年頃、彼は水晶検波器を発明した。 1898年には無線通信に完全に集中し、その後何年も無線通信の問題解決に専念した。彼は無線に関する著作を多数書き、『The Electrician』やその他の科学雑誌への多数の寄稿でよく知られていた。[ 19 ] 1899年、彼は表面を介した信号の無線電気伝送の特許を申請した。[ 20 ]また1899年には、コンデンサーと誘導コイルによる電気電信の特許も申請したと言われている。

無線機器の開発に取り組んでいた先駆者たちは、最終的にカバーできる距離の限界に達しました。アンテナをスパークギャップに直接接続すると、減衰の大きいパルス列しか生成されず、数サイクルで発振が停止しました。ブラウンの回路は、コイルとライデン瓶の間でエネルギーが振動する際に損失が少ないため、はるかに長い持続発振を可能にしました。また、誘導アンテナ結合により、放射器と発電機のマッチングが向上しました。その結果、より強力で帯域幅を消費しない信号が、はるかに長い距離を伝送できるようになりました。

1905年、ブラウンはフェーズドアレイアンテナを発明しました。彼はノーベル賞受賞講演で、指向性信号を送信するために3つのアンテナを注意深く配置する方法を説明しました。[ 21 ]この発明は、レーダー、スマートアンテナ、MIMOの開発につながりました。

ブラウンの英国特許は、グリエルモ・マルコーニの多くの同調特許に利用されました。マルコーニはブラウンの特許（その他もろもろ）を利用しました。マルコーニは後にブラウン本人に対し、ブラウンの研究成果の一部を「借用」したことを認めています。1909年、ブラウンとマルコーニは「無線通信の発展への貢献」によりノーベル物理学賞を共同受賞しました。ブラウンに授与された賞状は、この設計図を描いています。ブラウンは当初、シュトラスブルク大学で実験を行い、その後まもなくミュッツィヒまで42kmの橋を架けました。1899年春、ブラウンは同僚のカントルとツェネックと共にクックスハーフェンへ向かい、北海での実験を続けました。1900年9月24日、ヘルゴラント島との間で62kmの距離を移動しながら、定期的に無線電信信号が交換されました。エルベ川の軽船舶とクックスハーフェンの沿岸局が定期的な無線電信サービスを開始しました。

その後の人生と死

1914年、ブラウンはマルコーニ社がセイヴィルにあるテレフンケンの無線局に対して起こした特許訴訟で、被告側の証人としてアメリカ合衆国ニューヨークへ赴いた。彼はルーテル教徒であった。[ 22 ] [ 23 ]

1917年にアメリカがドイツに宣戦布告した後、ブラウンは敵国人として拘留された。ブルックリン内での自由な移動を許され、翌年4月20日に67歳で亡くなった。[ 24 ] [ 25 ]

発明と発見

半導体

1874年、ブラウンは特定の物質の非対称伝導特性を発見しました。これは点接触整流器の基礎となりました。この発見は、特定の金属-半導体接合が、ある方向にのみ電気を伝導しやすいことを示しており、これはダイオードにとって重要な特性です。[ 26 ]

ブラウンの半導体研究は、交流を直流に整流することを可能にし、基本的な半導体デバイスとして広く知られる、世界初の点接触ダイオードの開発につながりました。これは半導体材料の実用化における最初の例の一つであり、後に現代のダイオード、トランジスタ、その他の半導体技術へと発展する将来の半導体デバイスへの道を開いたため、重要な意味を持ちます。

ブラウンの発見は、電子機器の初期の発展に役立ち、今日の 半導体産業の基礎を築くのに貢献しました。

ブラウン管

ブラウンの最初のブラウン管、1897年。

ブラウンの不朽の名声は、主にブラウン管（CRT）の発明によるもので、現在でも「ブラウン管」と呼ばれることが多い。今日では、この用語は一般的に高真空管を指し、電子ビームを水平方向と垂直方向の両方に偏向させることができる。1897年にシュトラスブルクで開発された最初のバージョン[ 27 ]は、冷陰極と中程度の真空を特徴としており、磁気偏向ビームの可視的な痕跡を生成するには10万ボルトの加速電圧が必要だったため、完璧とは程遠いものだった。さらに、磁気偏向は片方向のみに作用し、もう片方向は蛍光スクリーンの前に配置された回転ミラーによって制御されていた。

しかし、産業界はすぐにこの発明の可能性に気づき、さらなる開発へと進みました。1899年までに、彼の助手であるジョナサン・ゼンネックは、Y偏向を磁気的に制御する振動技術を導入し、その後の改良には加熱陰極、ウェーネルト円筒、高真空技術の追加などが行われました。この真空管はオシロスコープだけでなく、テレビ受像機の受像管として完全電子式テレビ送信にも使用されましたが、ブラウンはテレビには不向きと考えていました。

CRTは、20世紀末に液晶画面が導入されるまで、あらゆるテレビ、コンピューター、その他の画面装置の一部であり、完全電子化テレビの開発の基礎となりました。[ 28 ]ドイツ語圏の国（Braunsche Röhre ）や韓国（브라운관： Buraun-kwan）、日本（ブラウン管：Buraun-kan ）などの国では、今でも時々「ブラウン管」と呼ばれます。

ラジオ受信機

ブラウンが発明した初期の共振変圧器。1903年にテレフンケン社が製造した無線通信システムのコヒーラ無線受信機に使用されました。

真空管の発明後、ブラウンは無線通信の分野で研究を始めた。初期の無線技術における重要な課題は、信頼性の高い受信機の開発だった。物理学者であるブラウンは再現可能な実験条件下での作業に慣れていたが、当時一般的に使用されていたコヒーラ受信機はこれに対応できなかった。彼はコヒーラを水晶検波器に置き換えた。[ 29 ] [ 30 ]これにより受信機の感度は大幅に向上したが、水晶検波器は頻繁に再調整が必要だった。電子管が水晶検波器に取って代わったのは後のことだったが、ゲルマニウムダイオードなどのデバイスは、より単純な受信機でしばらく使用され続けた。最初のFMレーダーシステムでは、依然として水晶検波器が使用されていた。[ 31 ]

1898年後半、ケルンのチョコレート製造業者ルートヴィヒ・シュトルヴェルクがブラウンの特許を活用するためのコンソーシアムを設立し、56万マルクの資本金を出資したことで、この技術は商業化されました。長距離信号伝送に成功した後、コンソーシアムは「ブラウン教授の電信会社」へと改組され、後にテレフンケンAGとなりました。彼らは世界初の通信ネットワークを構築し、[ 32 ] 、 1934年にはドイツで世界初のブラウン管式電子テレビを販売しました。 [ 33 ] [ 34 ] 1900年、シュトルヴェルクは後にこの装置の開発を引き継ぐことになるシーメンス・ハルスケ電信建設会社の社長、アウグスト・ラプス教授との連絡を仲介しました。

詳細はこちら:水晶検出器

無線送信機

ブラウンの送信用と受信用の 2 つの回路。
1904年、ブラウンの研究室にて。

ブラウンは無線送信技術にも大きく貢献しました。グリエルモ・マルコーニが送信機を主に経験的な手法で開発したのに対し、ブラウンは基礎となる物理学に焦点を当てることで改良を加えました。当初は共振回路とアンテナ回路が一体化されていましたが、ブラウンはそれを2つの部分に分離しました。コンデンサとスパークギャップからなる一次回路と、それに誘導結合されたアンテナ回路です。[ 35 ]この革新により、システムにおけるエネルギー伝送能力が向上しました。

1898年までに、結果として生まれた強力なシステムにより、「長距離電信」という用語がより適切なものとなり、それまで20kmに制限されていた最大通信距離が着実に延長されました。1900年9月24日、クックスハーフェンとヘルゴラントの間で62kmの無線接続が確立されました。[ 36 ] 1901年12月12日、マルコーニはコーンウォール州ポルドゥにある自身の放送局で、ニューファンドランド島セントジョンズのシグナルヒルにおいて、ブラウンの回路で設計された送信機を用いて無線信号を受信しました。この受信が実際に行われたかどうかは、文献の中で議論されています。

一方、ブラウンは、減衰振動を発生するスパークギャップ送信機を、減衰振動を発生しない交流発電機に置き換えようとしたが、当時は電子管を使用してフィードバック ループを実装することができなかった。

ブラウンの移動局（1903年）。

ブラウンは、ゲオルク・グラフ・フォン・アルコとアドルフ・スラビーと共に、「軍事用無線通信移動局」の構想を開発したチームの一員であり、1903年にAEGとシーメンス・ハルスケ社による実用化につながった。このシステムは2台の馬車で構成され、1台にはバッテリーを含む送受信機一式を搭載し、もう1台には補助電源と予備電源を搭載していた。これにより、困難な地形でも馬車を分離することができ、先頭の馬車だけでも運用が可能であった。[ 37 ]

詳しくはこちら:無線通信

アンテナ

ブラウンはまた、指向性無線における初期の問題、すなわち送信アンテナと受信アンテナの配置にも焦点を当てました。彼は、計算によって指向性放射とアンテナ性能の最適化を実現した最初の人物の一人です。[ 38 ] [ 39 ]

検電器

ブラウンはまた、彼の名にちなんで名付けられたポインター電気計の発明者としても知られています。[ 40 ]

受賞歴

年 組織 賞 引用 参照
1909 スウェーデンスウェーデン王立科学アカデミーノーベル物理学賞[ a ]「無線通信の発展への貢献を称えて」 [ 2 ]

記念

1987年、情報ディスプレイ協会はディスプレイ技術における優れた技術的成果に授与されるカール・フェルディナンド・ブラウン賞を創設した。[ 41 ]

特許

参照

注記

参考文献

脚注
  1. ^ a b c d「K. Ferdinand Braun」 .数学系譜プロジェクト. ノースダコタ州立大学. 2025年5月30日閲覧。
  2. ^ a b「1909年のノーベル物理学賞」ノーベル財団。2008年8月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年10月9日閲覧。
  3. ^ 「フェルディナント・ブラウン | ノーベル賞、電信、ラジオ | ブリタニカ」。
  4. ^ 「フェルディナンド・ブラウン：フェーズドアレイとCRTの父 – Mini-Circuitsブログ」 blog.minicircuits.com 2024年3月11日。
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  8. ^ 「第一次世界大戦を歴史から抹消した科学者」 2014年3月2日。
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  19. ^ワイヤレス時代、第5巻。709～713ページ。
  20. ^電気技術者、第23巻、 159ページ
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  33. ^引用エラー: 名前付き参照が呼び出されましたが、定義されていません (ヘルプ ページを参照してください)。etf
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一般的な
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  • ケラー、ピーター・A.：『ブラウン管：技術、歴史、そして応用』ニューヨーク：パリセーズ・プレス、1991年。ISBN 0-9631559-0-3。
  • ケラー、ピーター A.：「ブラウン管生誕 100 周年」、Information Display、第 13 巻、第 10 号、1997 年、28 ～ 32 ページ。
  • F. キュリーロ、フェルディナンド ブラウン レーベンとヴィルケン デ エルファインダーズ デア ブラウンシェン ローレ ノーベルプライス 1909 年、ミュンヘン: Moos Verlag、1965 年。 (ドイツ語)
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